最先端材料科学研究:不可視を可視にする
2021/4/30
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
配信元:国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
配信元:国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Date: 30 April 2021
最先端材料科学研究:不可視を可視にする
(Tsukuba 30 April 2021) 裸眼では見えない近赤外光を見える化する有機アップコンバージョン素子の開発
論文情報
タイトル:Shortwave infrared-absorbing squaraine dyes for all-organic optical upconversion devices
著者:Karen Strassel, Wei-Hsu Hu, Sonja Osbild, Daniele Padula, Daniel Rentsch, Sergii Yakunin, Yevhen Shynkarenko, Maksym Kovalenko, Frank Nüesch, Roland Hany* &Michael Bauer
* Laboratory for Functional Polymers, Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dübendorf, Switzerland (E-mail: roland.hany@empa.ch)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 22 (2021) p. 194
最終版公開日:2021年4月13日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2021.1891842(オープンアクセス)
近赤外光を可視化するスクアリウム色素をベースにした有機素子の開発である。この素子は高い温度でも安定で、しかも安い素材で作られている。この廉価な素子の開発は、近赤外光イメージングの利用範囲の大幅な拡大を導くことになろう。
人の可視領域は波長400 nm(紫)から700 nm(赤)であり、これを越えた700 - 2500 nm領域は、近赤外光と呼ばれ、人の目には見えない。近年、特に1000 - 2500 nmの短波長赤外(shortwave infrared;SWIR)光は、光学センシング、イメージングの分野、例えば、深部生体組織イメージング、製品品質制御、ロボティックス、リモートセンシングなどの広範な技術領域での応用が広がりつつある。
SWIR光で撮影できる赤外線カメラはさらにシリコンウエハー、建造物、食品などの品質検査に役立っている。現在、多くのSWIRカメラの受光素子にはInGaASが用いられていて、このInGaAsセンサーアレイからの信号を電子回路で処理し、モニター画面に画像として表示している。このため、SWIRカメラシステムはかなり高額なものになっている。
これに対しSWIR受光体と可視光エミッターを組み合わせたSWIRアップコンバージョン素子は廉価な、しかもピクセルフリーなイメージングデバイスとして従来のSWIRカメラを置き換える可能性がある。
Science and Technology of Advanced Materialsに、スイス、EmpaのRoland Hanyら、およびイタリア、シエナ大学のDaniele Padulaが共著発表した論文 Shortwave infrared-absorbing squaraine dyes for all-organic optical upconversion devices は、波長1000 nm以上の短波長赤外光を効率よく可視光に変換する有機スクアリウム色素をベースにしたSWIRアップコンバージョン素子の開発について報告している。
SWIRアップコンバージョン素子は、スクアリウム色素を柔軟性基板上に成膜し、さらにこの上に可視光エミッターとして有機発光ダイオード(OLED)を重ね、組み合わせることで作成された。すなわち、スクアリウム色素層がSWIR光を吸収し、生成した電荷がOLED層に流入、再結合することで可視発光する。
著者らは、スクアリウムの基本骨格にベンズ(cd)インドール置換基を導入し、さらにこの置換基にフェニル、カルバゾール、チオフェンなどを加えることでドナー強度を強め、1200 nmを超えるSWIR領域に吸収ピークを持つようなスクアリウム色素の合成に成功している。しかもこの色素は可視光領域の吸収はほとんどなく、また、200°Cまで安定である。この有機アップコンバージョン素子は、通常の実験室環境で数週間にわたり、安定に動作している。
著者らは、現在の技術では実現できないような応用がこの全有機アップコンバージョン素子で可能になると期待している。例えば、車のフロントガラスに直接積層・作成すれば、可視領域の視野を遮ることなく、すなわち昼は普通の透明フロントガラスを、夜にはSWIR光が見える、つまり暗視機能を持ったガラスにできる、と考えている。現在、著者らは色素の吸収ピークをSWIR領域のより波長の長い方向にシフトさせるよう試みている。また、SWIR領域に吸収感度のある新しい色素の探索に機械学習の技術を用いつつある。一方、アップコンバージョン素子の感度および安定性の向上にも取り組んでいる。
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202104294369-O1-0Xm1DR1u】
図の説明:アップコンバージョン素子において、光検出器のスクアリウム色素に波長 1000 nmを越えるSWIR光が入射すると、電荷が生成する。この生成した電荷が有機発光ダイオード部に流入し、再結合することで可視光を発する。このようにして、肉眼では見ることのできないSWIR光が可視光に変換される。
論文情報
タイトル:Shortwave infrared-absorbing squaraine dyes for all-organic optical upconversion devices
著者:Karen Strassel, Wei-Hsu Hu, Sonja Osbild, Daniele Padula, Daniel Rentsch, Sergii Yakunin, Yevhen Shynkarenko, Maksym Kovalenko, Frank Nüesch, Roland Hany* &Michael Bauer
* Laboratory for Functional Polymers, Empa, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, Dübendorf, Switzerland (E-mail: roland.hany@empa.ch)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 22 (2021) p. 194
最終版公開日:2021年4月13日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2021.1891842(オープンアクセス)
Science and Technology of Advanced Materials誌は、国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)とEmpaが支援するオープンアクセスジャーナルです。
企画に関する問い合わせ: stam-info@ml.nims.go.jp
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
綾瀬はるかものまねタレント、カナダへ留学を報告 16年前の写真公開し「元々が似てる」の声
宇野実彩子、沖縄旅行写真が大反響「全部可愛い」「旦那さんも一緒ですかー?」夫はNEWS小山
オレンジ高騰でスーパー店頭からオレンジジュースが消えるかも!?あっという間に倍の価格に……
【巨人】山崎伊織8回途中1失点も5勝目届かず「失投になってしまった」今季初被弾を反省
【暑い時期におすすめの夏季限定ラスクが新登場!】クロワッサンラスクで有名なお店CAFE OHZAN<カフェオウザン>
ハイネケン、Blue Yonderと連携し、需要計画を改善
JTP、プルーフポイント社のパートナーアワード「サービスパートナー・オブ・ザ・イヤー」を4年連続受賞
リテルヒューズ、強化されたバックアップ電源ソリューション向け eFuse、スーパーキャパシタ保護 IC を発表
【巨人】今季4度目引き分け「ピッチャーは責められません。チャンスで打てないだけで」阿部監督
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
TikTokを賑わす「フエラムネごめんなサイダー味」がセブンイレブンで再販!じゅるるマスカットも買うなら今!
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
大谷翔平が不運な判定で2度見逃し三振 「えん罪退場」で話題の球審は引き揚げる大谷にブチギレ
吉野家が「マスク外し強要疑惑」でプチ炎上、店員さんに聞いてみると……
元めちゃイケメンバーの三中元克(32)現在は何をしているのか調べてみた!
マンション刺殺、被害者は19歳大学生の女性 大阪・枚方
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
藤田ニコル「脱ぐ予定なかったのですが気づいたらノリノリで…」ヒョウ柄水着姿に大反響
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
何があった!?「エアコン」が想定外の壊れ具合!投稿者に話を聞いた
岡本夏生(56)、1600日ぶりにブログを更新した現在が衝撃
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
ユーチューバーもこう氏、元彼女・成海瑠奈について赤裸々告白
ヒカル、浮気相手とのLINE流出にドン引きの声「キモすぎる」「吐きそう」
元めちゃイケメンバーの三中元克(32)現在は何をしているのか調べてみた!
ガーシー、またも綾野剛の暴露写真でネット歓喜「この写真見て笑っちゃう」
完全にダマされた! 『ラヴィット!』あのちゃん“事故レベル”大暴走は『水ダウ』遠隔操作のしわざだった ネットも納得
TikTokを賑わす「フエラムネごめんなサイダー味」がセブンイレブンで再販!じゅるるマスカットも買うなら今!
大谷翔平が不運な判定で2度見逃し三振 「えん罪退場」で話題の球審は引き揚げる大谷にブチギレ
NY外為:ドル底堅く推移、米長期金利は低下
綾瀬はるかものまねタレント、カナダへ留学を報告 16年前の写真公開し「元々が似てる」の声
宇野実彩子、沖縄旅行写真が大反響「全部可愛い」「旦那さんも一緒ですかー?」夫はNEWS小山
オレンジ高騰でスーパー店頭からオレンジジュースが消えるかも!?あっという間に倍の価格に……
【巨人】山崎伊織8回途中1失点も5勝目届かず「失投になってしまった」今季初被弾を反省
【暑い時期におすすめの夏季限定ラスクが新登場!】クロワッサンラスクで有名なお店CAFE OHZAN<カフェオウザン>
ハイネケン、Blue Yonderと連携し、需要計画を改善
JTP、プルーフポイント社のパートナーアワード「サービスパートナー・オブ・ザ・イヤー」を4年連続受賞
リテルヒューズ、強化されたバックアップ電源ソリューション向け eFuse、スーパーキャパシタ保護 IC を発表
細川たかし、ドクロ柄ジャージーがジャケ写に 本人が提案 ジャージーは有名ゴルフブランド